9 سپتامبر 2024- اولین ساختار کریستالی از یک شکل دیگر DNAی ژن انسولین توسط یک تیم تحقیقاتی در دانشگاه کالج لندن(UCL) مشخص شد. به طور گسترده ای پذیرفته شده است که DNA از دو رشته تشکیل شده است که به دور یکدیگر می پیچند و به عنوان مارپیچ دوگانه شناخته می شوند، اما ممکن است DNA شکل و ساختار خود را تغییر دهد. مطالعه جدید که در ژورنال Nature Communications منتشر شده است، جزئیاتی از ساختار نوعی از DNA به نام"i-motif " را با کریستال کردن آن برای اولین بار آشکار نمود.

دکتر زوئی والر، یکی از نویسندگان ارشد این مقاله از دانشکده داروسازیUCL ، گفت: DNA ماده ژنتیکی ما است و ساختار آن معمولاً کمی شبیه به یک نردبان پیچ خورده به نام مارپیچ دوگانه است. این شکل نمادین است، اما ساختارهای دیگری از DNA وجود دارند که تصور می شود به طور بالقوه در ایجاد بیماری های ژنتیکی مانند دیابت یا سرطان نقش دارند.

محققان بر روی i-motif DNA تمرکز کردند که ساختاری شبیه به یک گره دارد و تنها در سال 2018 وجود آن در سلول‌های زنده انسان تایید شد.

دکتر والر، گفت: قبلاً مشخص شده بود که ناحیه ای از DNA در ژن انسولین وجود دارد که می تواند به ساختارها و اشکال دیگر DNA تبدیل شود. همچنین مشخص شده بود که این ناحیه از DNA بین افراد متفاوت است. تحقیقات ما نشان داد که این گونه‌ها که از نظر توالی مختلف هستند، به اشکال مختلفتا خوردگی می یابند.

دانشمندان از یک تکنیک کریستالوگرافی استفاده کردند که محلول حاوی DNA را تغلیظ می کند تا بلورهای DNA تشکیل شوند، که روش مهمی برای محققان برای دیدن ساختار DNA با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس است.

دکتر والر توضیح داد: ما توانستیم یک ساختار DNA چهار رشته ای به نام "i-motif" را متبلور کنیم. این کریستال ها به ما این امکان را می دهند که دقیقاً با استفاده از اشعه ایکس مشخص کنیم که ساختار اینDNA  چگونه است. بررسی ها نشان داد که توالی های DNA خاصی دارای فعل و انفعالات ویژه و اضافی هستند که به آنها کمک می کند ساختارهای دیگر DNA را آسان تر تشکیل دهند.

تیم تحقیقاتی نشان داد که واریانت های مختلف در توالی ژن انسولین، ساختارهای DNA متفاوتی را تشکیل می دهند که به نوبه خود می توانند بر روشن یا خاموش شدن ژن انسولین تأثیر بگذارند.

با نشان دادن اینکه چگونه شکل DNA می تواند بر عملکرد ژن انسولین تأثیر بگذارد، که یک موضوع مهم در دیابت است، محققان امیدوارند که یافته های آنها بتواند جهت تحقیقات آینده را برای درمان دیابت مشخص کند. ساختار کریستالی که دانشمندان توسعه داده اند، می تواند کشف کامپیوتری داروها را برای هدف قرار دادن موتیف هایi از ژن انسولین امکان پذیر کند، زیرا وقتی دانشمندان شکل 3 بعدی خاص ساختار ژن را در اختیار داشته باشند، می توانند مولکول های دارویی را به صورت دیجیتالی طراحی کرده و آنها را مدل کنند تا ببینند آیا با این ساختار فیت می شوند یا خیر. پس از آن دانشمندان می توانند داروهای جدیدی را با استفاده از مواد شیمیایی خاص توسعه دهند، زمانی که بدانند کدام یک با هدف دارویی بهتر فیت می شود- فرآیندی به نام طراحی منطقی.

به عنوان اولین ساختار کریستالی از این نوع، محققان می گویند که علاوه بر ژن انسولین که این شکل ازDNA  را تشکیل می دهد، این ساختار به عنوان مدلی برای اهداف دیگر در ژنوم نیز مفید خواهد بود.

دکتر والر افزود: این تحقیق به این معنی است که اکنون می‌توانیم از شکل DNA برای طراحی مولکول‌هایی برای اتصال به این ساختارها استفاده کنیم که می‌توانند به طور بالقوه به دارو تبدیل شوند.

بودجه ی این تحقیق توسط دیابت انگلستان تامین شد.دانشکده داروسازیUCL ، سابقه طولانی در توصیف ساختارهای دیگر DNA دارد، از نشان دادن اولین ساختار کریستالی یک ساختار DNA متفاوت به نام G-quadruplex، در یک مطالعه در سال 2011، تا سال 2018 که نشان دادند تلومر انسان می تواند اتصالات ایجاد کند.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20240909/First-crystal-structure-of-alternative-DNA-shape-from-the-insulin-gene-revealed.aspx